JPS5856782A - 部品とり出し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位置及び姿勢を定めない状態でおかれた部品を
と〕出す装置に関する奄のである。

位置及び姿勢を定めない状態でおかれ九部品、とシ分け
ばら積みの状態で置かれた部品をとり出して所定の位置
に供給するには従来振動式の部品供給装ｆが多用されて
ｈる。しかしこの振動式部品供給装置は、部品形状に対
する専用性が強込、寸法の大きい部品や割れ欠けの生じ
易い部品には不適癌である、騒音が避は蔵い等の問題が
ある。

これに対してこれらの問題を解決する一つの方法として
、人工視覚を用いる方法か研梵されている。

これはばら積み状態で置かれ九部品をテレビカメラ等に
よって画像として把え、それを計算機等の処理装置によ
って分析してとシ出すべき部品（ばら積みの上の方にあ
る部品）を判断し、その結果に基づいてと）出し装置を
制御して部品をとプ出すものである。しかし現在のとこ
ろこの方法は非常に高価な視覚−処理設備を必要とする
友め実用的ではないという間ｍがある。

本発明の目的は振動式部品供給装置の持つ上記欠点がな
くしかも比較的安価な部品とシ出し装置を提供すること
である。

即ち本発明は指と部品との当接を検出する検出手段を備
えた複数個の把握部より成る把握部を用いて上記検出手
段によって検出される信号に基づいて部品の把握可能側
面を捜し出して把掘することを特徴とする部品とシ出し
装置である。特に本発明は把持指を閉じた状態で検出手
段によって把持指先端が部品と当接するのを検出するま
で産業用ロボットを作動させて上記把持部を下降させ、
上記検出手段から得られる検出信号と把持指の位　、・
量情報にもとづいて指が部品の側面または部品とＩＩｌ
接部品との境界を探索するまで把持指を部品面に沿って
開いてゆき、しかる俵、把持指の把握動作を行なうよう
に構成した部品とシ出し装置である。

以下本発明の一実施例を具体的に説明する。

先ず構成を説明する。

第１図は全体構成を示すものである。把握部１は移動部
２に固定、保持されている。移動部２は電動モータ式の
産業用ロボットで構成するものとする０把握部１の下方
には部品＃！４に入った部品３がある。

第２図は把握部１０１本の把握部の構造を示すものであ
る。モータ７．８＃′ｉブラケツト６に固定され、ブラ
ケット６けベース５に固定されている。

モータ７．８のモータ軸はウオーム９１１０にそれぞれ
直結している。ウオーム９にかみ合って因るウオームホ
イール１１は軸１５に固定されておシ、ベース５に回転
自在に保持されている。ウオームホイール１１にはプー
リ１７が固定されている。

また軸１５はベース５に固定された角度検出器１５０入
力軸と直結している。ウオーム１０にかみ合っているウ
オームホイール１２は軸１４に固定されており、ベース
５に一転自在に保持されている。

ウオームホイール１２にはｔａ１関節１８が固定されて
いる。また軸１４Ｆｉベース５に固定され九角度検出器
１６の入力軸と直結している。第１関節１８の先端には
プーリ１９が固定されている。第２関節２０にはプーリ
２１が固定されてお夛、軸２２によって第１関節１８に
回転自在に保持されている。第３関節２３にはプーリ２
４が固定されており、軸２５によって第２関節２０に回
転自在に保持されている。プーリ１７とプーリ２１はワ
イヤロープ２６によって、またプーリ１９とプーリ２４
はワイヤロープ２７によってそれぞれ連結されている。

９５図は第３関節２５の先端の構造を示すものである。

スイッチドグ２８はｇｓ関節２３に圧入固定されたすベ
ル軸受２９，３０によって摺動可能に保持されている。

スイッチドグ２Ｂはコイルばね３１によって通常は下方
に押し下げられているが、上端に装着した止め輪３２が
抜は止めとなっている。マイク關スイッチ５３はねじ５
４によって第５関節２５に固定されており、検出板をス
イッチドグ２８に接している。

＃Ｉ４図は制御装置の構成を示すものである。制御装置
は検出回路３５とマイコン３６とモータ駆動回路５９と
ζ：より構成される。マイコン５６ｄ論理判断ユニット
５７及びデータ記憶ユニット３８からなる。検出回路３
５０入力側はマイクロスイッチ３５及び角度検出器１５
．１６に結線されておシ、出力ｌＩＩはマイコン３６の
論理判断ユニット３７０入力側に結線されている。マイ
コン３６の論理判断ユニット５７とデータ記憶ユニット
５８はお互いに入出力の結Ｉｍがなされてｂる。モータ
駆動回路５９０入力＊Ｆｉマイコン３６の論理判断ユニ
ット５７の出力側に結線されておシ、出力側は把握部の
駆動モータ７．８及び移動部モータ４ｏに結線されてい
る。

次に動作Ｙｒ説明する。

第１図において、移動部２（本実施例では電動モータ式
ロボットとする。）は把握部１を部品５に対して水平及
び垂直方向に移動せしめる。

第２図によって把握部の動作を説明する。モータ８の回
転（出力）はフオーム１０．ウオームホイール１２を介
して第１関節１８に伝えられ、第１関節１８を軸１４と
共に回転させる。このときの回転角変位は角度検出器１
６によって検出される。またモータ７の回転（出力）は
ウオーム９１クオームホイール１１．プーリ１７．ワイ
ヤロープ２６．プーリ２１ｔ−介して第２関節２０に伝
えられ、第２関節２０ｔ−軸２２の回りに回転させる。

このときの回転角変位はウオームホイール１１に固定し
た軸１３を介して角度検出器１５によって検出される。

第３関節２５に固定されたプーリ２４はワイヤロープ２
７によって第１関節１８に固定されたプーリ１９と連結
されているため、第５関節２５は第２関節２００回転角
度の如何に殉ず最初に設定された角度を保つ。

図では第５関節２５は鉛直方向に設定してあシ、＠２２
関２０の回転角度によらずとｂうことはつまり第１関節
１８の回転角度にもよらず常に鉛直方向を向く。

したがって第１関節１８と第２関節２０め回転動作を連
動させることによって、第３関節２３を鉛直方向に向け
ｆｃまま第３関′ｓ２３を含む鉛直面内の任意の位置に
移動させることができる。（言葉を換えて言うと、独立
に開閉・上下できる把握部を得ることができる。） 第３図によって把握指先端と部品５との接触を検出する
ときの検出動作を説明する。スイッチドグ２８は通常は
コイルばね３１によって下方に押し下げられているが、
第５関節２３がスイッチドグ２８と部品３が接触した後
も更に一定の力板上で押し付けられると、コイルばね３
１をたわませてマイクロスイッチ５３の検出板を友た〈
。

次に第４図によって制御装置の動作の概要を説明する。

検出部５５はマイクロスイッチ３３及び角度検出器１５
．１６の信号を取シ込んで、論理判断二ニット５７で要
求される電圧に変換して送シ出す。

論理判断ユニット３７は検出部５５からの信号とデータ
記憶ユニット３８のデータを用いて第５図。

第６図に示すような制御動作を行なう。（制御動作の詳
細は後述する。） この制御動作を行なう際新しく生成されるデータはデー
タ記憶ユニット５８に記憶される。

モータ駆動ユニット５９は論理判断ユニット３７０指令
に基づいて把握部モータ７．８や移動部モータ４０を駆
動するための電（力）源である。

第５図、第６図によって論理判断ユニット５７が行なう
制御動作の詳細ｔ”説明する。本実施例での発明上のポ
イントは、この制御動作の処理内容にある。

第５図は処理内容を示すフローチャートである。

このフローチャートは第６図に示すような矩形断面部品
４３や第１図の部品３のような立方体或は直方体部品を
対象部品とし念ときのものである。

以下制御動作を７０−チャートに従って説明する。

先ず把握部を部品３，４５が把めない位置じた状態で１
部品ｌ！４（第１図参照）上の任意の点にアプローチし
部品３，４３に向かって把握部１を下降させる。（この
下降を開始する点を下降開始点と以下称する。） この下降中に指先端と部品３，４３が当接して少なくと
も一つのマイクロスイッチ３５が接触を検知すれば、把
握部１の下降を停止して第５図フローチャートの■以降
の処理に移る。

下降中に接触検知がなければ、部品箱４の底面付近まで
下降した後把握部１を上昇させて次の下降開始点へ持っ
てゆき再び下降を繰り返す。

以上の説明において部品箱の広さ及び高さ、下降開始点
の位置、最初の把握部の開きの大きさなどはデータ記憶
ユニット３８に記憶されているものとする。

次に第５図フローチャート■以降の制御動作を説明する
。

フローチャート中■以降破線で囲った部分は各把握部に
ついて独立に制御を行なうもので、各把握部について時
分割処理を行なえば各把握部の並行動作が可能である。

この部分は移動部２を動作させないで（即ち把握部１を
全体として移動させないで）把握部を部品面に沿って徐
々に開いてゆく制御であるが、この把握部の動作を停止
させる条件は次の通りである。

一つは把握部が部品の把握可能ｌＩ面を捜し出した場合
、もう一つはこの部品と隣接部品との境界を捜し出した
場合及び両者の検知をなし得なかった場合である。

この条件は部品３，４３０ような立方体或は直方体部品
を対象部品としたときけ次の五通ルとなる。

（１）　　把握部を部品面に沿わせて開いてゆく過程で
所定量以上の段差があった場合（把握可能側面）＋１１
　　部品面の水平面に対する傾斜面が限度角θ１よシ大
きい（鉛直に近い）場合（把握可能側面）ただＬ　　θ
ｍ＝、、　　　ｔａｎ−’μ（ラジアン）μ：摩擦係数 で与えられる。これは把握部を水平方向に閉じたとき、
把握に必要な摩擦によるひっかかりを得るための最小の
傾斜角である。

（ｌｉ＋　　把握用を開いてゆく動作がＩＩ接接部−よ
って妨けられた場合（隣接部品との境界） 部品３，４３のように表面が滑らかな（即ち突起のなか
）部品では把握用を開く動作を妨げるのは隣接部品また
は部品箱４の壁だけである。本実施例ではこのｔｉｌｌ
接部品との当接の検知を、把握用を一定の力で駆動した
とき把握用の位置を示す角度検出６１５．１６が変化し
なくなることをもって得る。

（１ｖ）　　部品面の傾斜が把握用を開いてゆく過程で
下シ勾配から上り勾配に変化し几場合（隣接部品との境
界） 部品３，４３のように表面に凹みのなり部品では傾斜が
上記のように変化するのは隣接部品との境界においての
み生じる。

（ｖ）把握用の開きの大きさが部品の大きさから得られ
る妥当な値よシも大きくなった場合（検出失敗） 第５図７０−チャートでは上記条件ｆ１１ｆ１１Ｈｌｌ
ＩｌＯｖ）（ｖｌにそれぞれ対応して太い実線にて記し
念判断Ｅ、Ｂ。

Ｄ、Ａ、Ｃで表現している。

また以上の条件のうち特にｔｉｌｌ　、　＋１φの隣接
部品との境界を検知するための条件は対象部品によって
それぞれ若干１４なってぐるものである。例えば表面に
凹凸のある部品ではそれを検知したときの把握用の開き
位置との関連或は凹凸の程度などによって部品自身の凹
凸か１ｉｉＩ級部品との境界かを判断する等である。

きて、フローチャートの■以降破線内の制御動作を第６
図會も用いて説明する。

第６図（ａｔは把握用４１が部品４３と接触して停止し
ている状態を示す。

第６図＋ｂｌにおいて把握用４１は所定量上昇して開き
、部品４５と接触するまで下降する０把握指４２は部品
４３と接触するまで下降した後所定量上昇して開き、部
品４３と接触するまで下降する。

この動作は第５図７０−チャートの■から判断Ａの前ま
でに相当し、各々の把握用についてその開いてゆく方向
への部品面の傾斜Ｃ角）を知るための動作である。

次に７０−チャートでは判断Ａによって上述の条件（Ｉ
Ｖ）に該当するかどうかを判断するが、この場合は前回
の傾斜なるものが無いので答はＮｏであシ、判断Ｂに分
岐する。

判断Ｂでは条件（旧に該当するかどうかを判断するか、
把握用４１については上〕勾配であるため答はＮｏ　、
把握用４２については傾斜角が限度角θ。

より小さいものとじてやはシ答はＮｏで両者共■へ分岐
する。

第６図（Ｑ）は把握用４１．４２を部品面に沿って開い
てゆく動作を示し念もので、７ｏ−チャートでは■から
判断りに至シｔた■に戻るループＣ二相当している。

念だし把握用４１については上記動作の結果指先端が部
品４３から離れて、すなわちフローチャートの判断Ｃと
判断りの間にある「指先端は接触を保っているか」とい
う判断の答がＮｏとなったために■に分岐して停止した
状態を示している。

以降の説明においては把握用４１に把握用４２の動作説
明を別々に行なう。

先ず把握用４１から説明する。

把握用４１はフローチャートの■に分岐して停止してい
るので判断Ｅまでの手順で段差の大きを求める。（第６
図（Ｃ）） 判断Ｅでは条件Ｉｌ＋に該当するかどうかを判断するが
答はＮＯで、■に分岐し判断Ａまでの手順で部品面の＃
１斜を改めて求める。（第６図（ａｌ　）判断Ａでは条
件（１ｖ）に該当するかどうか判断するが□答はＮＯで
判断Ｂｆ二分岐する。

判断Ｂでは条件（１１）に該当するかどうか判断するが
答はＮｏで■に分岐し再び部品面に沿って把握用４１を
開いてゆく、（第６図ｔｅｌ　）・把握用４１を開いて
ゆく過程は■から判断りに至りまた■に戻るループに相
当するが、把握用４１が１ｉｌＩ接部品４４に当接する
と判断ＤＣすなわち条件個）に該当するかどうか）の答
えがＹｅｓとなシ、動作を停止して隣接部品であること
を記憶して■に至る（ｌｉ６図！ｆ））。

■では全ての把握用が条件（１１〜Ｍのいずれかを満　
　・比して停止したかどうかをチェックしておシ、先に
停止した把握部は全ての把握部が停止するまで停止し九
まま待機する。

次に把握部４２の説明を行なう。

把握部４２を部品面に沿って開いてゆく（第６図（ｃｌ
　）と、先端の接触がなくなるので■に分岐し、■から
判断Ｅまでの手順で段差を求める。（ＩＦ、６図（ｄ）
） 判断Ｅで条件（１）に該当するかどうか・を判断するが
答えはＹ８８であシ、部品の側面であることを記憶して
■に至る。

以上により第６図の把握部４１．４２はいずれも条件（
１）〜（Ｖｌのいずれかを満念して停止し次ものとして
、フローチャートの■以降の説明にうつる。

全ての把握部が開き動作を停止したら、把握動作を行な
うがその前に把握動作を行なっても意味があるかどうか
を判断する。すなわち把握可能側面が少なくとも一つは
なければ把握部を閉じても部品を把握することはできな
いので、その場合はフローチャートのスタート点■に戻
る。

把握可能側面が一つ以上あった場合は把握動作を行なう
。

把握部を閉じてゆく過程で複数の把握部の内側に形成さ
れる空間内に部品がどの様な姿勢をとっても入り得ない
状態になった場合は把握失敗とみなしてやはル■に戻る
。

また上記の判断によシ把握失敗ではない場合、全ての把
握部の動作が停止したら部品を把握したとみなして、所
定の部品とシ出し位置に持ってゆき、一部品についての
とシ出し動作が終了する。

フローチャート全体の終了条件は全ての部品をとり出し
てしまった場合である。

以上述べたように本発明によれば汎用性が高くしかも比
較的安価な部品とシ出し装置を得ることができる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるとシ出し装置の機構部分の全体構
成の一実施例及び対象部品の例を示す図。 第２図は一本の把握部の機構の一実施例を示す図、第３
図（ａｔけ第２図に示す第５関節を具体的に示し几正面
断面図、第５図ｆｂｌは第３図（ａｌの側面図、第４図
は第１図のとシ出し装置を制御する制御装置の一実施例
を示すブロック図、ｊｌｉｓ図は第４図に示す制御装置
によって制御動作４行う７０−チャートを示した図、第
６図（ａ）〜（ｆ）はＭ５図に示すフローチャートにも
とづいて制御動作される状１ｉ！を説明するための図で
ある。 １・・・把握部　　　　　２・・・移動部５・・・部品
　　　　　　４・・・部品箱７．８・・・モータ　　　
１５，１／ｉ・・・角度検出器１８・・・第１関節　　
　　２０・・・第２関節２５・・・ｌＫ５関節　　　　
　２８・・・スイッチ３３・・・マイクロスイッチ　４
０・・・移動部モータ３５・・・検出回路　　　　５６
・・・制御装置３７・・・論理判断ユニット ３８・・・データ記憶ユニット ３９・・・モータ駆動回路 代理人弁理士　薄　１）利　門：］γ、１・２７図 才３図 （久）（ｂ） り斗の り５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 指と部品との当接を検出する検出手段と互いに穂立に開
   閉、及び所定方向に移動できる複数個の把握部よシ成る
   把握部と、該把握部を部品に対して移動させる産業用ロ
   ボットとを備え付けたことＥ特徴とする部品と少出し装
   置。